均壓環(huán)的漆膜對(duì)斷口均壓電容器介損測(cè)量的影響

孫恒峰，陸建人，潘恒晉，張揚(yáng)，季楠，耿勇德

（鹽城供電公司，江蘇鹽城224005）

500kV高壓斷路器的斷口均壓電容器距離地面很高，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)試時(shí)一般將高空測(cè)試鉗夾在斷路器的均壓環(huán)上，如果均壓環(huán)上有漆膜會(huì)對(duì)介損和電容量的測(cè)量造成影響。在對(duì)500kV鹽都變電所田都5041開關(guān)的均壓電容器進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)，就遇到了介損超標(biāo)，電容量減小的情況：當(dāng)測(cè)試線接在A相斷路器均壓環(huán)上時(shí)，測(cè)得介損為3.47%和2.20%，顯著超標(biāo)；測(cè)得電容量為1263pF和1222pF，比銘牌電容量2000pF少40%左右，而將測(cè)量線換至金屬接觸良好的位置，測(cè)得介損為0.28%和0.32%，測(cè)得電容量為2029pF和2040pF，數(shù)據(jù)合格。為了解釋漆膜對(duì)均壓電容器介損和電容量測(cè)量的影響，通過(guò)建立電路模型從理論上進(jìn)行分析。

1 漆膜為純電阻的電路模型

圖1是500kV鹽都變電所田都5041開關(guān)所使用的戶外柱式斷路器，型號(hào)為3AT2EI。假設(shè)均壓環(huán)的漆膜為純電阻模型，其與均壓電容器的串聯(lián)電路模型如圖2所示。

R0為漆膜電阻；RX1為均壓電容器串聯(lián)模型的電阻；CX1為均壓電容器串聯(lián)模型的電容。

對(duì)圖2的電路模型分析可知，漆膜對(duì)均壓電容器電容量的測(cè)量沒(méi)有影響，但是使介損因數(shù)增大（tanδ1=CX1+R0）。

實(shí)際的測(cè)量結(jié)果是介損因數(shù)顯著增大，而且電容量減少40%左右，因此漆膜不能等效成純電阻模型，需要建立新的模型。

2 漆膜包含電阻和電容的電路模型

由資料可知，漆膜是電介質(zhì)[1-4]。當(dāng)測(cè)試夾通電時(shí)，相當(dāng)于2個(gè)電極，于是測(cè)試夾和漆膜間便形成電容，而且漆膜是有損的，因此漆膜是包含電容和電阻的電介質(zhì)，其與均壓電容器串聯(lián)的電路模型如圖3所示。圖中R0為漆膜串聯(lián)模型的電阻；C0為漆膜串聯(lián)模型的電容；RX為均壓電容器串聯(lián)模型的電阻；CX為均壓電容器串聯(lián)模型的電容。

對(duì)圖3的電路模型分析可知，C0與CX串聯(lián)使總電容量減小，R0使電路總損耗增大，即介損因數(shù)tanδ增大。模型的分析結(jié)論與測(cè)量結(jié)果相符，從而驗(yàn)證了模型的正確性由圖3可知。

漆膜的電容量和介損因數(shù)的表達(dá)式為：

式中：C測(cè)為測(cè)得的電容量；tanδ測(cè)為測(cè)得的介損因數(shù)；CX為均壓電容器的電容量；tanδX為均壓電容器的介損因數(shù)；C0為漆膜的電容量；tanδ0為漆膜的介損因數(shù)。

3 瓷支柱對(duì)測(cè)量的影響

本文研究的斷路器為戶外支柱式，其瓷支柱存在電容量和介損，正接線測(cè)量時(shí)瓷支柱存在分流，對(duì)介損測(cè)量造成影響。下面結(jié)合電路模型對(duì)其影響情況進(jìn)行分析，電路模型如圖4所示。C1為高壓測(cè)量線處漆膜串聯(lián)模型的電容；R1為高壓測(cè)量線處漆膜串聯(lián)模型的電阻；C2為電橋測(cè)量線處漆膜串聯(lián)模型的電容；R2為電橋測(cè)量線處漆膜串聯(lián)模型的電阻；CX為均壓電容器串聯(lián)模型的電容；RX為均壓電容器串聯(lián)模型的電阻；C0為瓷支柱串聯(lián)模型的電容；R0為瓷支柱串聯(lián)模型的電阻。

不考慮瓷支柱影響時(shí)，設(shè)電橋測(cè)量線處測(cè)得的電流為I˙X；考慮瓷支柱影響時(shí)，設(shè)電橋測(cè)量線處測(cè)得的電流為I˙'X，則有：

電介質(zhì)的串聯(lián)等值電路有如下關(guān)系式[1，2]：

將式（3）代入式（2）中，化簡(jiǎn)可得：

因C0＜＜C1，C2和CX，故式（4）中I˙X=I˙'X，即測(cè)量時(shí)瓷支柱分流很小，其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響可以忽略，所以實(shí)際的電路模型如圖3所示。

4 實(shí)例分析

以500kV鹽都變電所田都5041開關(guān)A相斷路器的均壓電容器為例進(jìn)行分析，測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)圖3所示的漆膜與均壓電容器的串聯(lián)電路模型，計(jì)算出漆膜的介損和電容量，如表2所示。

由表1和表2可知，1斷口均壓電容器電容量的真實(shí)值為2029pF，實(shí)際測(cè)量值為1263pF，漆膜的電容量為3346pF，漆膜的電容量與均壓電容器的電容量是一個(gè)數(shù)量級(jí)，它們串聯(lián)后使得電容量的測(cè)量值出現(xiàn)很大的偏差；1斷口均壓電容器介損的真實(shí)值為0.28%，實(shí)際測(cè)量值為3.47%，漆膜在交流電壓下?lián)p耗很大，介損為8.73%，它與均壓電容器串聯(lián)后導(dǎo)致介損的測(cè)量值嚴(yán)重超標(biāo)。2斷口均壓電容器的分析結(jié)論與1斷口均壓電容器類似，所以在測(cè)量中要盡量避免漆膜的影響。

表1 測(cè)量數(shù)據(jù)

表2 計(jì)算數(shù)據(jù)

5 結(jié)束語(yǔ)

本文建立了均壓環(huán)的漆膜與均壓電容器串聯(lián)的電路模型，模型的分析結(jié)論與測(cè)量結(jié)果相符，驗(yàn)證了模型的正確性。實(shí)例計(jì)算表明漆膜是一種有損電介質(zhì)，它的電容量與均壓電容器的電容量在一個(gè)數(shù)量級(jí)，介損值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)均壓電容器的介損值，因此在測(cè)量中要盡量避免漆膜的影響，測(cè)試線要接在金屬接觸良好的位置。

[1] 李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[2] 陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[3] 寧鳳輝.淺談斷路器電容器介質(zhì)損耗問(wèn)題[J].電力電容器，2002（4）：20-22.

[4] 孫鵬舉，呂洪明.高壓斷路器斷口均壓電容器介質(zhì)損失角增大原因分析及解決措施[J].高壓電器，2009，45（2）：97-98.